2. Классы и классификация. Постановка задачи распознавания

Среди одиночных объектов могут существовать такие, которые обладают частично совпадающими свойствами. Поэтому в конкретных условиях одни объекты могут замещать другие.

Класс – это совокупность объектов, имеющих один или несколько общих признаков, характеризующих эти объекты.

Способ распределения объектов по классам называется классификацией.

При проведении классификации объектов сначала рассматривается совокупность свойств всех объектов. Если свойства некоторых объектов совпадают, то на этапе обобщения это позволяет отнести данные объекты к одному классу. Однако, эти же объекты по другим свойствам могут попадать в другой класс.

Следовательно, одни и те же объекты могут одновременно принадлежать различным классам.

Классификация может проходить на основе выделения существенных (атрибутивных) и несущественных признаков предметов.

Классификация первого типа называется естественной, а второго – искусственной.

Применительно к понятию класса можно говорить о его имени, значении и смысле. В качестве значения имени выступают все объекты, входящие в данный класс и обладающие совокупностью познанных свойств.

Смыслом имени являются все свойства, присущие объектам данного класса.

Классы могут образовываться из разных объектов, в том числе и понятий, имеющих содержание и объем.

Содержанием понятия называется совокупность основных существенных признаков предмета или класса однородных предметов, отраженных в этом понятии.

Объемом понятия называют класс обобщаемых в нем предметов.

Связь между содержанием и объемом понятий выражается в законе обратного отношения: увеличение содержания понятия ведет

к образованию понятия с меньшим

объемом и наоборот.

Постановка задачи распознавания

Цель задачи обработки – классификация объектов в заданной предметной области. В основе решения задач классификации лежит теория распознавания образов. В общем виде задача распознавания состоит в следующем.

Априорно известна некоторая совокупность объектов или явлений. Информация о них дает возможность сгруппировать их в классы. Определена совокупность признаков для их описания. В результате наблюдения за неизвестным объектом выделена некоторая совокупность признаков. Задача состоит в отнесении полученной совокупности признаков неизвестного объекта к одному из классов.

Сложность решения задачи определяется:

• возможной неполнотой описания классов вследствие недостаточной априорной информации;

• ошибками измерения признаков из-за ограниченных технических возможностей устройств выделения устройств выделения признаков;

• ограниченности выделенной совокупности признаков вследствие недостаточного времени;

• в отдельных случаях невозможностью абсолютного разделения классов.

Поэтому необходимы специальные методы и средства для решения задачи распознавания.

Методы позволяют выявить:

1. Взаимное расположение классов;

2. Распределение объектов в классах;

3. Степень влияния признаков в разделении объектов;

4. Корреляционные связи между признаками;

5. Определить точное положение распознаваемого образа в n-мерном пространстве относительно классов.

Рассмотри основные понятия теории распознавания образов.

КЛАСС – это некоторое множество объектов или их состояний, объединенных общими свойствами.

АЛФАВИТ КЛАССОВ – полный перечень классов в заданной предметной области.

ПРИЗНАК – свойство объекта, позволяющее отличать его от других объектов в процессе распознавания.

АПРИОРНЫЙ СЛОВАРЬ ПРИЗНАКОВ – весь перечень признаков, используемый для описания объектов в алфавите классов.

РАБОЧИЙ СЛОВАРЬ ПРИЗНАКОВ –(подмножество априорного словаря) – признаки, регистрируемые доступными средствами наблюдения.

ЭТАЛОННОЕ ОПИСАНИЕ – формализованное описание объектов алфавита классов в пространстве рабочего словаря признаков.

ОБУЧАЮЩАЯ ВЫБОРКА - эталонное описание типовых объектов предметной области, достаточное для синтеза системы распознавания.

КОНТРОЛЬНАЯ ВЫБОРКА - совокупность эталонных описаний объектов, предъявляемых для классификации, с целью оценки эффективности синтезируемой системы распознавания.

РЕАЛИЗАЦИЯ – совокупность значений признаков распознаваемого объекта.

РЕШАЮЩЕЕ ПРАВИЛО - процедура или аналитическое выражение, позволяющее определить количественно степень сходства реализации с каждым классом алфавита и ее классифицировать.

На основе полученных частных значений степени сходства принимается решение о принадлежности реализации к одному из классов. Для этого могут использоваться различные критерии: идеального наблюдателя, Байеса, Гурвица, Севиджа и др.